中国移动通信集团新疆有限公司石河子市分公司网络部|赵月
随着无线技术的飞速发展,物联网、4K/8K、AR/VR等一些新业务将逐渐应用。新的业务及应用给传输网带来了大带宽、低时延、集约化和智能化四大方面的挑战。
为了应对上述挑战,未来的传输网络将是面向全业务接入的、以数据DC为中心的极简承载网。分组+光将是未来传输网络的主要技术,通过OTN技术提升网络容量,通过更少的跳数、OTN的穿通降低业务时延,通过分组技术提供业务二层、三层路由能力。
下面笔者将详述面向未来的传输网络演进方案。
在区县间加强OLP保护建设,OLT保护改造简单,仅需增加OP单板,原路由不变,配置简单,维护方便,每个跨段保护倒换时,不影响其他跨段。OLP保护解决了每次光缆中断均需要人工切换的问题,有效缩短故障历时。
● 区县间加载1+1+1保护,构建第三路由,防护多点故障,设备仅需增加相应线路侧单板,实现简单、可靠性高、无需额外改造;
●区县间加载WASON,抗多次断纤,网络更安全,业务调度自动化,业务快速自动建立,抗击多点失效,业务自动恢复和保护多层次的业务服务等级SLA。
目前OTN系统采用纯电交叉应用,随着核心城域网的拓扑越来越复杂,纯电交叉的缺点日益显现。
每个节点的维度如果算上所带汇聚环可能达到8维甚至更多。在这种情况下,如果以纯电交叉100G OTN方式组网,即使不考虑业务上下路,仅线路方向的交叉容量需求就将达到8×8T=64T。以当前技术水平,纯电交叉OTN设备容量最多可以做到64T,难以满足容量的需求。
纯电交叉OTN设备容量越大、集成度越高,设备的功耗也就越大,现阶段超大容量纯电交叉OTN设备满配功耗都在10kW以上,这给机房的空调和散热带来了很大挑战。采用根据功耗上限拆分OTN子架的应用方式,虽然暂时解决了机房散热问题,又对机房空间和电源产生了严重的消耗。
基于ROADM技术的光电混合组网可以解决以上难题。“光电混合交叉”方案中,ROADM技术与电交叉配合,可以实现更大的交叉容量和更灵活的调度能力,同时降低系统的成本和功耗。
在光电混合交叉网络中,由光层交叉负责穿通的波长级大颗粒业务的调度,减少节点的电再生,从而降低节点对电交叉容量的需求,并节省节点的成本和功耗,对于必须在本节点上下的业务和需要在本节点梳理的小颗粒业务,通过光层交叉上下路后再做电层交叉,由电交叉完成子波长级小颗粒业务的调度和本地业务上下,实现小颗粒业务的灵活调度和OTN电层的OAM,光层和电层互为补充,取长补短。
在光电混合交叉应用中,光层和电层不是简单的叠加,而是有机的协同,这就要求光交叉部分具备CDC-F功能。具体来说,就是支持以下方面:
●波长无关(Colorless):本地任意波长都可上路到光方向,光方向的任意波长都可下到本地;
●方向无关(Directionless):本地上路波长可以上路到任意方向,任意方向的波长都可下路到本地;
●竞争无关(Contentionless):本地上下多方向同一波:可支持多方向的同一波长在本地上下路;
●灵活栅格(Flex Grid):波道间隔大小可调,可满足超100G OTN应用要求。
图 小型化OTN承载OLT
在城域汇聚层网络组网中,传统方式光处理和电处理分离,一个简单的组网也需要OTU板卡、合分波板卡和大量光纤。而由县乡汇聚层接入的大量业务需要大量的OTU板卡以及MUX/DEMUX单板。
PIC板卡集成了波长转换功能和合分波功能,将光电处理集成,相对于传统组网方式,减少了传输子架和槽位占用,节省了空间;减少了连纤数量,部署更为快捷,节省了时间;单板集成化,功耗降低了20%,节省了电能;单板成本减少了20%,节省了资金。
适应城域内多业务接入及机房环境要求,在城域发展小型化、低功耗、紧凑型OTN,可实现OLT到BRAS一跳直达,满足未来4K/8K等更大带宽、更低时延业务的需求。通过在城域边缘下沉小型OTN,可增强OLT上行组网能力;以波长/ODUk方式提供通道,节省光纤资源;每条上行链路都有保护通道,实现网络级保护;灵活迁移OLT归属节点,网络层次更简洁;解决长距离传输问题。小型化OTN承载OLT方式如图所示。
网络下层新业务量爆发式增长,核心路由器端口迈向400G,核心层OTN网络容量80波100G已跟不上业务增长趋势,核心层网络200G/400G化已成为OTN网络发展的趋势。
在城域OTN网络中引入ROADM技术,解决大容量电交叉设备带来的交叉容量限制及高功耗困境。核心层适时引入超100G技术,解决业务发展带来的巨大流量需求。OTN进一步下沉,完成OTN全覆盖,解决汇聚层带宽瓶颈及县乡层面光缆不足的问题。应对OTN下沉汇聚层,引入200G PIC,简化设备结构,节省空间。
为应对未来4.5G/5G业务对网络的大带宽需求,PTN网络将提升传输速率,随着高速率以太网技术的成熟,100GE以太网技术的成本降低,PTN将形成接入10GE+汇聚环100GE +核心层N×100GE的组网能力。
随着以太网端口速率提升,城域网业务管道化隔离的需求越来越明显,通过FlexE/OTU4信道化接口技术提供子速率、信道化、多路绑定能力,实现业务隔离,包括集客与无线业务的共同承载,以及前传与回传的共同承载。
PTN信道化技术能减少汇聚机房设备叠加,最大程度降低设备和配套成本,充分发挥汇聚点的全业务汇聚能力,缓解核心机房设备和配套的压力。通过ODU Flex技术,信道带宽具备了非常灵活的配置能力,带宽在1.25G~100G灵活可调。
在网络架构上通过L3部署下沉到接入环,提供灵活的转发调度,满足低时延应用的需求;支撑任意两点间互联的MESH组网能力,满足5G网络部分核心网元功能有可能下沉至接入层的需求(如MEC边缘计算)。L3到边缘考虑引入动态路由协议,IP任意方向可达,实现MESH网络连接,满足4.5G、5G、NB-IoT的规模横向流量。
针对5G网络要求网络分片、动态调度以及专线业务灵活、快速响应的要求,可引入集中化SDN控制平面实现SPTN升级,通过开放性的应用和服务,进一步增强网络资源的智能化调度能力,拉近专线客户与网络资源之间的关系,提高运维管理效率。引入控制器后,网络架构分为监控体系和控制体系;集中控制体系可实现业务的端到端资源管理、资源调度、业务自动发放和激活、路径的计算、全网流量的均衡、基于流量的运营;网管体系实现全网端到端的业务监控、故障定位。
PON技术的选择应考虑满足业务的发展需求,重点考虑业务对带宽和时延的要求。
针对大视频业务的需求,重点考虑满足业务对带宽和时延的要求。比如为满足直播业务发展,可考虑启用网络组播功能,组播复制点下沉至OLT、明确网络端到端QoS方案,OLT上联从n×GE升级改造为n×10GE,完善双上联保护,考虑为视频业务提供专用的逻辑通道和物理通道,提供差异化的带宽策略和QoS策略,以高优先级保障视频业务质量。
针对直播业务发展需求,可采用分布式IGMP方式实现组播业务。组播业务在BRAS、SR、OLT、ONU、STB各节点全程实现。PON系统可动态对用户的IGMP加入/离开请求报文、查询/报告报文做相应的侦听、代理,实现汇聚合并处理、基本的业务控制等功能,提高了业务处理效率。组播流送抵ONU侧,组播业务按需向PON口和用户端口分发和复制,极大节省了网络带宽占用、保障用户体验。同时PON系统对IGMP协议和组播流提供基本的业务控制能力,提高业务安全。
在BRAS、SR、OLT和家庭网关上,根据不同的业务采用QoS策略,VoIP、上网及OTT业务由家庭网关设置该业务所用端口或SSID与VLAN的绑定,由家庭网关对业务流执行“严格优先级(SP)”调度。OLT上启用分布式的QoS,将业务映射到不同的优先级队列进行调度。
立足长远,“高起点”建设PON网络,保证未来网络提速、业务协同和技术演进。针对大带宽的接入需求,普及百兆,高端千兆,重点考虑满足PON网络宽带接入能力,网络向10G PON升级演进,现网按需引入10G PON,全面确保提速。